Como aumentar a velocidade e a eficiência nos data centers

O conector de E/S deve oferecer a máxima flexibilidade na escolha do tipo de cabo necessário para cada aplicação. Por exemplo, suponha que haja um rack de servidores todos conectados a um interruptor no topo do rack. A maioria dessas conexões são bastante curtas – tipicamente três metros ou menos – por isso é mais barato usar cabo de cobre. Mas algumas conexões podem ser mais longas e requerem o uso do cabo óptico. Ao usar um conector de fator de forma plugável como SFP+, SFP28, QSFP+ou QSFP28, o fabricante proporciona à operadora do data center a capacidade de escolher o cabo certo para atender às necessidades específicas

Com base nas tendências do setor, a interconexão de um servidor pode ser de 1 Gbps, mas em algumas das aplicações mais exigentes os servidores agora suportam 10 Gbps ou até mesmo 40 Gbps. As conexões de 40 Gbps existem há alguns anos, mas a última tendência é ir para uma solução de 25 Gbps. A solução de 40 Gbps implementa quatro faixas de dados a 10 Gbps cada, para que o fabricante possa construir equipamentos "inteligentes" que possam pegar os dados, dividi-los em quatro pistas e, em seguida, remontar o fluxo em 40 Gbps. Em contraste, 25 Gbps usa uma única faixa, por isso tem sobrecarga mais baixa e facilita a implementação no servidor e no interruptor.

Quando você pega um conjunto de cabos de cobre e o substitui por um módulo óptico, o sinal é convertido de elétrico para óptico, de modo que o módulo agora está dissipando a energia. Isso pode ser menos crítico em um servidor onde há apenas uma ou duas interconexões, mas é um fator significativo em um interruptor onde pode haver até 48 interconexões. O gerenciamento térmico se torna criticamente importante porque agora o equipamento tem 48 pequenos aquecedores adicionando ao calor já gerado a partir de componentes internos.

Com interconexões ópticas, os fabricantes precisam otimizar para obter um novo conjunto de dinâmicas, e precisam de módulos ópticos que dissipam menos energia e conectores de E/S que podem ajudar a gerenciar essa carga térmica.

Nos interruptores, os conectores devem ser tão pequenos quanto possível para fornecer a maior densidade de E/S, ao mesmo tempo em que acomodam módulos ópticos com as cargas térmicas acima mencionadas. Os clientes desejam 24, 48 ou até mais conexões em um chassi 1RU. Uma maneira da indústria responder é com os novos conectores SFP-DD, OSFP e QSFP-DD. Os MSAs da indústria (acordo de várias fontes) definiram recentemente esses novos padrões de conectores para permitir não apenas maior densidade, mas também melhor gerenciamento térmico, permitindo até 12 Tbps em um chassi 1RU.

Embora as normas ditem o desempenho geral de um canal de interconexão (perda do host + conector + conjunto de cabos etc.), os fabricantes de conectores também diferenciam seus produtos, fornecendo um desempenho aprimorado de integridade do sinal. Por exemplo, um conector ou conjunto de cabos com melhor desempenho fornece mais margem de design para o designer de equipamentos para permitir alcances de canal mais longos ou materiais da placa de circuito impresso de menor custo. Os conectores estão sendo enviados hoje com vários pares de 25 Gbps para aplicativos de 25, 100 e 400 Gbps, e estão em desenvolvimento ou sendo enviados agora também com pares de 50 Gbps.

Como os equipamentos precisam suportar maiores densidades de desempenho em E/S, seu backplane também deve suportar a crescente taxa de dados agregados. Com um cartão de linha que suporta portas de 24 ou 48 100 Gigabits, é necessário um conector de backplane com capacidade adequada. Os fabricantes de equipamentos precisam de conectores de backplane de última geração que suportam 10, 25, 50 Gbps e além da largura de banda por par diferencial.

Na verdade, o backplane é a primeira coisa que os designers de equipamentos pensam. Eles vão vender este equipamento para grandes provedores de rede, que querem que esse equipamento dure o máximo de anos possível. Se eles podem projetar um chassi de backplane para que ele possa suportar uma placa de primeira geração de linha a 10 Gbps, e uma placa de segunda geração pode se conectar ao mesmo chassi a 25 Gbps, depois 50 Gbps, depois 100 Gbps, o mesmo equipamento pode ser retido nesse data center por um longo tempo – apenas as placas de linha precisam ser substituídas.

O engenheiro de desenvolvimento de equipamentos também está focado na arquitetura de entrega de energia. Como visto, maior largura de banda e maior densidade de E/S levam a requisitos de energia mais elevados. Os fornecedores de conectores permitem essas arquiteturas de energia com sistemas de conectores de menor densidade e menor perda (queda de tensão) para arquiteturas de barramento, backplane ou de entrega de energia cabeada.

Nathan Tracy tem mais de 30 anos de experiência em desenvolvimento de tecnologia, marketing, vendas e desenvolvimento de negócios para a TE Connectivity. Atualmente, é tecnólogo na equipe de arquitetura de sistemas e gerente de padrões do setor, conduzindo atividades padrões e trabalhando com os principais clientes em novas arquiteturas de sistemas para o mercado de comunicação de dados.